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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-93032
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2018/9303/


Skelettale Charakterisierung eines murinen Modells für Mucopolysaccharidose Typ VI

Angermann, Alexandra

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SWD-Schlagwörter: Osteologie , Knochen , Medizin , Kinderheilkunde , Tiermodell , Lysosom
Freie Schlagwörter (Deutsch): lysosomale Speichererkrankung , Enzymersatztherapie , Mucopolysaccharidose Typ VI
Freie Schlagwörter (Englisch): LSD , MPS-VI , ERT
Basisklassifikation: 44.77 , 44.67
Institut: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin, Gesundheit
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Schinke, Thorsten (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 31.08.2018
Erstellungsjahr: 2018
Publikationsdatum: 01.10.2018
Kurzfassung auf Deutsch: Mucopolysaccharidose VI ist mit einer Geburtsprävalenz zwischen 1 zu 43.261 und 1 zu 1.505.160 eine seltene genetische Erkrankung des Formenkreises der lysosomalen Speichererkrankungen. Betroffene Gewebe sind insbesondere Binde- und Stützgewebe, die daraus resultierenden skelettalen Auffälligkeiten werden klinisch als Symptomkomplex unter dem Begriff Dysostosis multiplex zusammengefasst. Auf zellulärer und molekularer Ebene wurden diese bislang jedoch nur unzureichend untersucht. Daher wurde in dieser Arbeit der skelettale Phänotyp im Rahmen eines MPS-VI Mausmodells analysiert.
Es konnte beobachtet werden, dass Arsb-defiziente Mäuse signifikant verkürzte Knochen mit einhergehender Affektion der Architektur beteiligter Wachstumszonen zeigen. Des Weiteren wurde in der radiologischen sowie histomorphometrischen Untersuchung eine erhöhte Knochendichte festgestellt, die am ehesten auf eine verminderte Resorptionsfähigkeit der Osteoklasten zurückzuführen ist. Unsere Arbeitsgruppe konnte dies bereits als möglichen Pathomechanismus im Idua-Mausmodell für MPS-I beobachten. Die morphologisch auffälligste Zelllinie waren Osteozyten, deren Analyse jedoch keine Hinweise auf eine Einschränkung ihrer Funktion insbesondere in der Phosphathomöostase zeigte.
Da bereits die Enzymersatztherapie Einzug in die klinische Anwendung gefunden hat, sollte in einem zweiten Schritt untersucht werden, wie sich diese auf den Phänotyp im Tiermodell auswirkt. Hierzu wurden zunächst Osteoblasten in vitro bis zu einem späten Differenzierungszeitpunkt ohne und mit Enzym kultiviert und die lysosomale Speicherung mittels Immunfluoreszenz untersucht. Es zeigte sich ein gesteigertes Signal in den unbehandelten Arsb-defizienten Kulturen sowie eine Normalisierung bei den behandelten Zellen. In der Analyse behandelter Arsb-defizienter Mäuse im Vergleich zu unbehandelten Arsb-defizienten und Wildtypen wurde eine vollständige Normalisierung der Knochendichte, sowie der Morphologie und Anzahl der beteiligten Knochenzellen im trabekulären Kompartiment beobachtet, in den kortikalen Arealen konnte teilweise eine Korrektur erzielt werden. Diese Effekte sind am ehesten auf die höhere Remodelling-Rate im trabekulären Kompartiment zurückzuführen. Nicht korrigiert werden konnte die Längendiskrepanz der einzelnen Knochen, sowie die pathologische Architektur der Wachstumszone, wobei eine Funktionseinschränkung eben dieser als Ursache für das fehlende Längenwachstum wahrscheinlich ist. Der ausbleibende Effekt von Enzymersatztherapie auf das Längenwachstum ist durch die fehlende Durchblutung des Knorpels im Alter des Therapiebeginns erklärbar.
Kurzfassung auf Englisch: Mucopolysaccharidosis Type VI is a rare lysosomal storage disease having a birth prevalence between 1 in 43,261 and 1 in 1,505,160 live births. Connective and supporting tissues are mainly affected resulting in skeletal abnormalities, subsumed under the clinical term Dysostosis multiplex. Because cellular and molecular effects have been researched in depth to date, it is the aim of this work to analyse the skeletal phenotype in a MPS-VI mouse model.
It has been shown that Arsb-deficient mice have significantly shortened bones and an affected architecture of adjoining growth plates. Radiological and histomorphometrical analysis indicated increased bone density that is most likely attributable to a decreased resorption ability of the osteoclasts, which our working group already described as a potentially pathomechanism in IDUA mice, a model for MPS-I. Morphologically, Osteocytes were the most affected cells, not showing functional impairment, especially in phosphate homeostasis.
Enzyme replacement therapy has already been implemented in clinical routine, so the effects on the phenotype were investigated in the mouse model too. In vitro experiments with highly differentiated Osteoblasts with or without treatment with recombinant Arsb showed an increased signal in untreated cells and normalisation in treated cells performing immunofluorescence labelling representing the lysosomal storage. The analysis of wildtype and treated and untreated Arsb-deficient mice with recombinant Arsb showed a normalisation of bone density, cell numbers and cell morphology in the trabecular bone but a partial correction in cortical bone, most likely related to a higher remodelling rate in the trabecular compartment. There was no correction of the shortened bones and the pathological architecture of the growth plates, indicating an impaired function of the cells. The absent effect of ERT on these cells could be explained by missing vascularization of the cartilage from the age when treatment began.

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